CN102040815A - 聚乳酸的增塑改性方法 - Google Patents

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白鑫
王如寅
张勇
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Abstract

一种高分子材料技术领域的聚乳酸的增塑改性方法，通过将聚乳酸、柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯共混密炼后压模成型，实现增塑改性。本发明在加大材料的断裂伸长率和冲击强度的同时实现方法步骤简单，适用性强的优点。

Description

聚乳酸的增塑改性方法
技术领域
本发明涉及的是一种高分子材料技术领域的方法，具体是一种聚乳酸的增塑改性方法。
背景技术
聚乳酸(PLLA)能够应用于生物医用领域和包装领域。PLLA的玻璃化转变温度为55-65℃，如果用于软质材料，Tg偏高。在低于Tg温度下，PLLA处于玻璃态，而当温度高于Tg时，PLLA呈现较大的回弹性、柔韧性和冲击强度。增塑改性PLLA是改善PLLA力学性能的有效方法。用于PLLA增塑改性的增塑剂需为无毒、环保型增塑剂，从而能更好地满足生物医用、食品包装以及环保等应用。
经过对现有技术的检索发现，中国专利CN1687233公开了用TBC增塑改性聚乳酸的方法，但是TBC在材料中有较强的迁移性，不利于材料的长久使用；中国专利CN 1857235公开了一种与聚合型增塑剂来代替小分子增塑剂来对聚乳酸进行增塑改性，解决了小分子增塑剂的迁移问题，但是对聚乳酸断裂伸长率提高只有1.5倍左右，同时这种聚合物增塑剂的制备方法较为复杂，不利于工业化生产；Polymer Engineering and Science在2009年第49卷第2414-2420页报道了单一使用TBC和DINCH来对PLLA进行增塑改性的方法，当只加入10份DINCH到PLLA时，断裂伸长率可以达到129％，单独使用一种增塑剂得到的材料的断裂伸长率还不够大，往往不能达到高性能场合的性能要求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种聚乳酸的增塑改性方法，在加大材料的断裂伸长率和冲击强度的同时实现方法步骤简单，适用性强的优点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过将聚乳酸、柠檬酸三丁酯和作为增塑剂的环己烷-1，2-二羧基二异壬酯共混密炼后压模成型，实现增塑改性。
所述的聚乳酸、柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯的重量比例为100∶5-20∶5-20。
所述的聚乳酸的熔融指数为(190℃，2.16kg)5-12g/10min，即在190℃，2.16kg的载荷下，聚乳酸的熔体通过一直径2.1mm圆管，所流出的质量为5-12g。
所述的聚乳酸预先置于70℃真空烘箱中干燥10h。
所述的共混密炼是指：在160-170℃的共混温度下，依次加入聚乳酸、柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯并以30-80转每分钟的速度混炼7-15分钟。
所述的压模成型是指：将共混密炼的材料冷却后置入模具中，在160-170℃下预热2-5分钟后依次进行1-5分钟热压以及10-30分钟冷压，压力为13-18MPa。
本发明采用了增塑剂柠檬酸三丁酯和增塑剂环己烷-1，2-二羧基二异壬酯并用的方法，利用增塑剂降低聚乳酸的玻璃化转变温度，提高材料的断裂伸长率和冲击强度，使材料具有高强度，高韧性的特点，在环己烷-1，2-二羧基二异壬酯加入量为15份，柠檬酸三丁酯加入量为5份时，断裂伸长率达到325％，冲击强度达到149J/m，满足包装和生物医用领域的需求。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例所用材料为：聚乳酸：牌号3051D，熔融指数(190℃，2.16kg)10g/10min，美国Natureworks公司产品。
实施例
本发明实施例包括以下步骤：
第一步、共混前，将聚乳酸置于70℃真空烘箱中干燥10h；
第二步、将干燥好后的聚乳酸和增塑剂按表1比例预先混合均匀，然后在德国Haake RC90转矩流变仪中熔融共混。共混温度为170℃，转速为50转每分钟，共混时间为10min；
第三步、将所得试样置于模具中，于170℃下预热3min，然后在15MPa下热压2min，再冷压15min成型，压力为15MPa，按ASTM标准制样，对材料进行性能测试。
比较例1
配方中没有加入增塑剂，加工工艺同实施例1-5。
表1  实施例和对比例配方(单位为重量份)
 实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5   对比例
  聚乳酸   100   100   100   100   100   100
  柠檬酸三丁酯   5   5   10   10   15   0
  环己烷-1，2-二羧基二异壬酯   5   10   5   10   5   0
表2  样品厚度为1.0mm，拉伸速率20mm/min时的力学性能结果
 实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5   对比例
  拉伸强度(MPa)   41.5   24.6   35.8   31.9   27.3   69.5
  断裂伸长率(％)   6   143   309   325   175   4
  缺口冲击强度(J/m)   37   72   40   72   149   29
从表2可以看出，采用本方法加入混合增塑剂柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯增塑聚乳酸，当加入增塑剂各为5份时(实施例1)，材料增韧效果不明显，随着增塑剂加入量增多，材料的断裂伸长率和缺口冲击强度都有大幅提高，尤其是断裂伸长率，最多提高了80倍左右，缺口冲击强度最多也提高了500％以上。混合增塑剂柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯改善了聚乳酸的韧性。

Claims (6)

1.一种聚乳酸的增塑改性方法，其特征在于，通过将聚乳酸、柠檬酸三丁酯和作为增塑剂的环己烷-1，2-二羧基二异壬酯共混密炼后压模成型，实现增塑改性。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸的增塑改性方法，其特征是，所述的聚乳酸预先置于70℃真空烘箱中干燥10h。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸的增塑改性方法，其特征是，所述的共混密炼是指：在160-170℃的共混温度下，依次加入聚乳酸、柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯并以30-80转每分钟的速度混炼7-15分钟。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸的增塑改性方法，其特征是，所述的压模成型是指：将共混密炼的材料冷却后置入模具中，在160-170℃下预热2-5分钟后依次进行1-5分钟热压以及10-30分钟冷压，压力为13-18MPa。
5.根据上述任一权利要求所述的聚乳酸的增塑改性方法，其特征是，所述的聚乳酸、柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯的重量比例为100∶5-20∶5-20。
6.根据权利要求1至4中任一所述的聚乳酸的增塑改性方法，其特征是，所述的聚乳酸的熔融指数为(190℃，2.16kg)5-12g/10min，即在190℃，2.16kg的载荷下，聚乳酸的熔体通过一直径2.1mm圆管，所流出的质量为5-12g。
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CN112041383A (zh) * 2018-06-12 2020-12-04 株式会社Lg化学 增塑剂组合物和包含该增塑剂组合物的树脂组合物

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